一种适用于氢电耦合系统的余热回收系统技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于氢电耦合系统的余热回收系统，包括冷却水母管、判断模块、供热模块、冷却模块和燃料电池系统，所述冷却水母管设置有若干个管道接口和控制接口，所述判断模块接入所述控制接口，所述冷却模块接入所述控制接口，所述燃料电池一端与所述控制接口连接，所述供热模块设置有三个接口，接口A、接口B和接口C，所述接口A接入所述控制接口，所述接口B与所述判断模块连接，所述接口C与所述燃料电池的另一端连接；利用多条接口管线将供热模块中多余的热量传递到其他热量消耗设备，传递过程通过冷却水管中的冷却水实现热量传递功能，提高余热回收效率和整体的热量利用效率。提高余热回收效率和整体的热量利用效率。提高余热回收效率和整体的热量利用效率。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于氢电耦合系统的余热回收系统


[0001]本专利技术涉及氢能源综合利用领域，尤其是涉及一种适用于氢电耦合系统的余热回收系统。

技术介绍

[0002]氢能源被认为可取代传统化石燃料的终极绿色能源，其产业链主要包括上游产业（氢的制造）、中游产业（氢的集输和储存）、下游产业（氢的应用，目前以氢燃料电池和燃料电池车为主）。
[0003]将氢和电进行耦合，是实现可再生能源消纳和零碳电力供给的重要手段。制氢装置功率运行范围宽、功率变化率快，与可再生能源的快速波动特性非常匹配；将氢与可再生能源耦合，可以有效降低可再生能源对电网的冲击；同时，通过氢燃料电池，可以有效实现调峰，缓解用电压力。
[0004]目前，氢电耦合项目处于起步阶段，项目中的设备以撬块化为主，且均各自配备冷却设施；首先，在这种情况下，冷却设备数量较多，增加了站区的占地面积，且增加了设备投资；其次，热能未实现阶梯利用，实质上存在一定程度的浪费现象。
[0005]例如，一种在中国专利文献上公开的“一种高低温电解水制氢储氢耦合装置”，包括设备内部热能未能实现阶梯利用，产生能源浪费问题，电解水的控制和流量分流程度较低，使得制氢过程中冷却设备的冗余，占地面积大，使用时空间成本较高。

技术实现思路

[0006]本专利技术是为了克服现有技术中，制氢设备的冷却设备冗余，占地面积大，增大使用过程的空间成本，设备内部多余热量无法实现阶梯式利用，导致能源浪费的问题，提供一种适用于氢电耦合系统的余热回收系统，通过设置智能控制和流量分配供能，减少设备投资和厂区占地面积，通过热量的阶梯利用和智能控制，增加了制氢设备中热量的利用效率，减少资源浪费。
[0007]为了实现上述技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种适用于氢电耦合系统的余热回收系统，包括冷却水母管、判断模块、供热模块、冷却模块和燃料电池系统，所述冷却水母管设置有若干个管道接口和控制接口，所述判断模块接入所述控制接口，所述冷却模块接入所述控制接口，所述燃料电池一端与所述控制接口连接，所述供热模块设置有三个接口，接口A、接口B和接口C，所述接口A接入所述控制接口，所述接口B与所述判断模块连接，所述接口C与所述燃料电池的另一端连接。
[0008]利用多条接口管线将供热模块中多余的热量传递到其他热量消耗设备，传递过程通过冷却水管中的冷却水实现热量传递功能，传递过程中，判断模块内部设置有水温阈值，整个余热回收系统通过判断模块对从供热模块中导出的冷却水进行水温判断，对水温高于温度阈值的冷却水进行余热回收处理，对水温低于温度阈值的冷却水回流进入供热模块进行二次余热回收流程处理，提高余热回收效率和整体的热量利用效率。
[0009]作为优选，所述判断模块还包括外接设备模块，所述外接设备模块包括有冷却接口和氢电模块，所述氢电模块的冷却水管与所述冷却接口连接，判断模块通过冷却接口和冷却水管内部温度对设备工作状态进行反馈判断。
[0010]判断模块在检测冷却水水温的同时，对氢电模块的工作状态进行实时反馈，减少氢电模块在制氢供热过程中产生安全隐患，同时判断模块根据氢电模块和冷却模块的实时温度对冷却水的流量进行指令管控，提高能源利用率的同时，缓解制氢设备和余热回收设备的供能压力。
[0011]作为优选，所述冷却水母管与所述燃料电池入口端的管道上设置有温度检测模块，当冷却水母管中的冷却水水温低于冷却阈值，则系统冷却水可不经过冷却模块直接进入燃料电池系统进行冷却循环。
[0012]将温度达不到余热回收水温阈值的冷却水直接进入燃料电池冷却循环，使得该部分冷却水吸收并带出燃料电池中的额外热量，提高热量回收效率，提高资源利用率。
[0013]作为优选，所述回收系统还包括冷却水导向管、蓄水箱、升压泵和冷却水分配模块，当冷却水水温高于冷却阈值时，所述冷却水经过冷却模块完全冷却后，经过冷却水导向管流入蓄水箱，通过升压泵将蓄水箱内的冷却水压入分配模块。
[0014]蓄水箱保证了冷却水流入各个供热设备、燃料电池过程中的水压，提高冷却水的冷却效率，降低冷却水导流过程的电能损耗，分配模块接收上述判断模块发送的控制指令，执行冷却水的合理分流，提高冷却水的热量回流效率，提高整体余热回收系统的工作效率。
[0015]作为优选，所述回收系统还设置有若干预留接口，所述预留接口设置在冷却水母管和供热模块的上游端口，以及冷却水母管和升压泵的下游端口。
[0016]预留接口为后续设备迭代和系统后续扩容改造提供方便的同时，在当前各设备工作接口产生故障或数据异常时，可做临时替代接口接入回流工作设备，保证整体设备的正常运作。
[0017]作为优选，所述判断模块前端设置有温度检测模块和换热模块，所述温度检测模块连接有电磁阀，所述温度检测模块通过电磁阀控制冷却水导入冷却水母管和供热模块。
[0018]作为优选，所述温度检测模块循环检测每一条冷却水导向管内的冷却水水温，若水温高于换热模块所需温度，则判断模块打开电磁阀，将冷却水排向换热模块，反之则将冷却水导入冷却水母管。
[0019]通过阈值判断将达到吸热阈值的冷却水进入换热模块进行热量利用，反之则导入冷却水母管进入二次热量循环，提高换热效率，减少资源损耗，提高热交换的效率。
[0020]作为优选，所述系统还设置有除盐水补水口、冷却水排水口和若干单向阀，所述单向阀安装在冷却水母管和冷却水导向管上。
[0021]分配模块内部设置多个流量调节阀以及旁路，用于流量控制；分配模块与燃料电池系统间的流量控制与冷却水母管和燃料电池系统的流量控制、供热模块和燃料电池系统的流量联锁。
[0022]因此，本专利技术具有以下有益效果：利用多条接口管线将供热模块中多余的热量传递到其他热量消耗设备，传递过程通过冷却水管中的冷却水实现热量传递功能，提高余热回收效率和整体的热量利用效率；预留接口为后续设备迭代和系统后续扩容改造提供方便的同时，在当前各设备工
作接口产生故障或数据异常时，可做临时替代接口接入回流工作设备，保证整体设备的正常运作；通过阈值判断将达到吸热阈值的冷却水进入换热模块进行热量利用，反之则导入冷却水母管进入二次热量循环，提高换热效率，减少资源损耗，提高热交换的效率。
附图说明
[0023]图1是本专利技术用于氢电耦合项目的系统流程图。
具体实施方式
[0024]下面将结合附图和具体实施方式，对本专利技术作进一步具体的描述。
[0025]一种适用于氢电耦合系统的余热回收系统，包括冷却水母管、判断模块、供热模块、冷却模块和燃料电池系统，所述冷却水母管设置有若干个管道接口和控制接口，所述判断模块接入所述控制接口，所述冷却模块接入所述控制接口，所述燃料电池一端与所述控制接口连接，所述供热模块设置有三个接口，接口A、接口B和接口C，所述接口A接入所述控制接口，所述接口B与所述判断模块连接，所述接口C与所述燃料电池的另一端连接。
[0026]利用多条接口管线将供热模块中多余的热量传递到其他热量消耗设备，传递过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于氢电耦合系统的余热回收系统，其特征是，包括冷却水母管、判断模块、供热模块、冷却模块和燃料电池系统，所述冷却水母管设置有若干个管道接口和控制接口，所述判断模块接入所述控制接口，所述冷却模块接入所述控制接口，所述燃料电池一端与所述控制接口连接，所述供热模块设置有三个接口，接口A、接口B和接口C，所述接口A接入所述控制接口，所述接口B与所述判断模块连接，所述接口C与所述燃料电池的另一端连接。2.根据权利要求1所述的一种适用于氢电耦合系统的余热回收系统，其特征是，所述判断模块还包括外接设备模块，所述外接设备模块包括有冷却接口和氢电模块，所述氢电模块的冷却水管与所述冷却接口连接，判断模块通过冷却接口和冷却水管内部温度对设备工作状态进行反馈判断。3.根据权利要求1所述的一种适用于氢电耦合系统的余热回收系统，其特征是，所述冷却水母管与所述燃料电池入口端的管道上设置有温度检测模块，当冷却水母管中的冷却水水温低于冷却阈值，则系统冷却水可不经过冷却模块直接进入燃料电池系统进行冷却循环。4.根据权利要求1或3所述的一种适用于氢电耦合系统的余热回收系统，其特征是，所述回收系统还包括冷却水导...

【专利技术属性】
技术研发人员：高阳，冯涛，董晶晶，童晓凡，马秦慧，钱彬，张康鑫，李亨的，陈青，童国峰，
申请(专利权)人：中国能源建设集团浙江省电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：